RGO-Cu復(fù)合材料的PAS燒結(jié)制備及其性能研究.pdf

1、石墨烯/銅復(fù)合材料由于具有基體銅的良好導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和易加工成型性和添加相石墨烯極高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度的特點(diǎn)，因而在機(jī)械、電子和能源等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，目前石墨烯/銅復(fù)合材料的制備主要存在兩個(gè)難點(diǎn)，即石墨烯的分散問(wèn)題和石墨烯與基體銅的潤(rùn)濕性問(wèn)題。針對(duì)以上難點(diǎn)，本文首先采用化學(xué)和氫氣還原方法制備Cu均勻負(fù)載于石墨烯(RGO)片層上的Cu@RGO復(fù)合粉體，然后采用等離子活化燒結(jié)技術(shù)制備RGO/Cu復(fù)合材料，并詳細(xì)研究了R

2、GO/Cu復(fù)合材料的制備工藝、結(jié)構(gòu)和性能。
　　首先，制備出氧化石墨烯(GO)溶液和納米SnO2晶粒負(fù)載于RGO上的RGO/SnO2溶液，并對(duì)它們進(jìn)行表征。表征結(jié)果表明，氧化石墨烯的片層較薄，能穩(wěn)定分散于水溶液中，RGO/SnO2溶液中的納米SnO2晶粒(2-3nm)均勻地負(fù)載于RGO片層上。利用RGO/SnO2溶液制備出Cu@RGO復(fù)合粉體，其中，還原劑Vc、NaBH4、Vc+NaBH4和CuCl2濃度對(duì)Cu@RGO復(fù)合粉體的形

3、貌影響明顯不同。結(jié)果表明，采用Vc+NaBH4作為組合還原劑，當(dāng)Vc溶液濃度為0.15mol/L，NaBH4溶液濃度為0.01 mol/L和CuCl2溶液濃度為0.004mol/L時(shí)，可以制備出納米Cu顆粒均勻地負(fù)載于片層RGO上的復(fù)合粉體，其中Cu的粒徑約為5nm。在通 H2的條件下，Cu@RGO復(fù)合粉體中被氧化的Cu2O被還原Cu，獲得的Cu@RGO復(fù)合粉體中的Cu顆粒均勻地負(fù)載于RGO上，部分Cu顆粒有長(zhǎng)大。
　　其次，利用

4、等離子活化燒結(jié)技術(shù)(PAS燒結(jié)技術(shù))實(shí)現(xiàn)了Cu@RGO粉體與純銅粉的混合粉體的燒結(jié)致密化，制備出致密的RGO/Cu復(fù)合材料。燒結(jié)工藝參數(shù)(燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力和保溫時(shí)間)對(duì)RGO/Cu復(fù)合材料的致密度有明顯的影響，獲得了致密的RGO/Cu復(fù)合材料的最佳燒結(jié)工藝，為900℃-40MPa-10min，在此燒結(jié)條件下，RGO/Cu復(fù)合材料的致密度可達(dá)98.6％；隨著Cu@RGO粉體添加量的增大，RGO/Cu復(fù)合材料的致密度有所下降。其結(jié)構(gòu)表征表

5、明，RGO在銅基體中分散均勻，并且與銅基體結(jié)合緊密。
　　最后，RGO/Cu復(fù)合材料的性能測(cè)試結(jié)果表明，隨著Cu@RGO粉體添加量的增加，RGO/Cu復(fù)合材料的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率略有下降，當(dāng)添加5wt.％的Cu@RGO復(fù)合粉體時(shí)，電導(dǎo)率從純銅的57.5 MS/m下降到55.2MS/m，熱導(dǎo)率從400.39w.m-1.k-1下降到370.54w.m-1.k-1；但它的壓縮屈服強(qiáng)度得到提高，從257.52 MPa提高到288.81MPa。